Kvikksølv

Bakgrunn

Kvikksølv Er en av de grunnleggende kjemiske elementene. Det er et tungt, sølvfarget metall som er flytende ved normale temperaturer. Kvikksølv danner lett legeringer med andre metaller, og dette gjør det nyttig i behandlingen av gull og sølv. Mye av drivkraften for å utvikle kvikksølvmalmforekomster i Usa kom etter oppdagelsen av gull og sølv I California og andre vestlige stater på 1800-tallet. Dessverre er kvikksølv også et svært giftig materiale, og som et resultat har bruken av det sterkt redusert de siste 20 årene. Dens viktigste bruksområder er i produksjon av klor og kaustisk soda, og som en komponent i mange elektriske enheter, inkludert fluorescerende og kvikksølvdamplamper. Merkur har blitt funnet i Egyptiske graver datert til rundt 1500 F. KR., og Det ble sannsynligvis brukt til kosmetiske og medisinske formål enda tidligere. Rundt 350 F. KR. den greske filosofen Og forskeren Aristoteles beskrev hvordan cinnabarmalm ble oppvarmet for å trekke ut kvikksølv for religiøse seremonier. Romerne brukte kvikksølv til en rekke formål og ga det navnet hydrargyrum, som betyr flytende sølv, hvorfra det kjemiske symbolet For kvikksølv, Hg, er avledet. Etterspørselen etter kvikksølv økte kraftig i 1557 med utviklingen av en prosess som brukte kvikksølv til å trekke ut sølv fra malmen. Kvikksølvbarometeret Ble oppfunnet Av Torricelli i 1643, etterfulgt av oppfinnelsen av kvikksølvtermometeret Av Fahrenheit i 1714. Den første bruken av en kvikksølvlegering, eller amalgam, som tannfylling i tannlegen, var i 1828, selv om bekymringer over kvikksølvets giftige natur forhindret den utbredte bruken av denne nye teknikken. Det var ikke før 1895 at Eksperimentelt arbeid av Gv Black viste at amalgamfyllinger var trygge, selv om 100 år senere forskere fortsatt diskuterte det punktet. Merkur fant sin vei inn i mange produkter og industrielle applikasjoner etter 1900. Det ble ofte brukt i batterier, maling, eksplosiver, lyspærer, lysbrytere, legemidler, soppdrepende midler og plantevernmidler. Kvikksølv ble også brukt som en del av prosessene for å produsere papir, filt, glass og mange plast. På 1980-tallet begynte økende forståelse og bevissthet om de skadelige helse-og miljøeffektene av kvikksølv å oppveie fordelene, og bruken begynte å falle kraftig. I 1992 hadde bruken i batterier falt til mindre enn 5% av nivået i 1988, og samlet bruk i elektriske enheter og lyspærer hadde falt 50% i samme periode. Bruken av kvikksølv i maling, soppdrepende midler og plantevernmidler har blitt forbudt I Usa, og bruken i papir -, filt-og glassproduksjonsprosessene er frivillig avviklet.

på Verdensbasis er produksjonen av kvikksølv begrenset til bare noen få land med avslappede miljølover. Mercury mining har opphørt helt i Spania, som til 1989 var verdens største produsent. I Usa har kvikksølvutvinning også stoppet, selv om små mengder kvikksølv gjenvinnes som en del av gullraffineringsprosessen for å unngå miljøforurensning. Kina, Russland (TIDLIGERE SOVJETUNIONEN), Mexico og Algerie var de største produsentene av kvikksølv i 1992.

Råvarer

Merkur er sjelden funnet av seg selv i naturen. De fleste kvikksølv er kjemisk bundet til andre materialer i form av malm. Den vanligste malmen er rød kvikksølvsulfid (HgS), også kjent som sinober. Andre kvikksølvmalm inkluderer corderoitt (Hg 3 S 2 Cl 2), livingstonitt (HgSb 4 s 8), montroyditt (HgO) og calomel (hgcl). Det er flere andre. Kvikksølvmalm dannes under jorden når varme mineralløsninger stiger mot jordens overflate under påvirkning av vulkansk handling. De er vanligvis funnet i forkastede og brukket bergarter på relativt grunne dybder på 3-3000 ft (1-1000 m). andre kilder til kvikksølv inkluderer dumper og tailing hauger av tidligere, mindre effektive gruvedrift og prosessering operasjoner.

Produksjonsprosessen

prosessen for å utvinne kvikksølv fra malmene har ikke endret seg mye siden Aristoteles først beskrev det for over 2300 år siden. Sinober malm er knust og oppvarmet for å frigjøre kvikksølv som en damp. Kvikksølvdampen blir deretter avkjølt, kondensert og samlet. Nesten 95% av kvikksølvinnholdet i sinobarmalm kan gjenvinnes ved hjelp av denne prosessen.

her er en typisk operasjonssekvens som brukes til moderne utvinning og raffinering av kvikksølv.

Mining

Cinnabar malm forekommer i konsentrerte forekomster plassert på eller nær overflaten. Om lag 90% av disse innskuddene er dype nok til å kreve underjordisk gruvedrift med tunneler. De resterende 10% kan utgraves fra åpne groper.

• 1 Sinober løsnes fra de omkringliggende bergarter ved boring og sprengning med eksplosiver eller ved bruk av kraftutstyr. Malmen hentes ut av gruven på transportbånd eller i lastebiler eller tog.

Steking

fordi cinnabarmalm er relativt konsentrert, kan den behandles direkte uten mellomliggende trinn for å fjerne avfallsmateriale.

• 2 malmen knuses først i en eller flere kegleknusere. En kegleknuser består av en innvendig slipekegle som roterer på en eksentrisk vertikal akse inne i en fast ytre kjegle. Når malmen mates inn i toppen av knuseren, klemmes den mellom de to kjeglene og brytes i mindre stykker.
• 3 den knuste malmen blir så malt enda mindre av en rekke møller. Hver mølle består av en stor sylindrisk beholder som ligger på siden og roterer på sin horisontale akse. Møllen kan fylles med korte lengder av stålstenger eller med stålkuler for å gi slipevirkningen.
• 4 den finpulverte malmen mates inn i en ovn eller ovn som skal varmes opp. Noen operasjoner bruke en multiple-ildsted ovn, der malmen er mekanisk flyttet ned en vertikal aksel fra en avsats, eller ildsted, til den neste ved sakte roterende raker. Andre operasjoner bruke en roterende ovn, der malmen er ramlet ned lengden på en lang, roterende sylinder som er tilbøyelig noen grader av vannrett. I begge tilfeller leveres varme ved å forbrenne naturgass eller noe annet drivstoff i den nedre delen av ovnen eller ovnen. Den oppvarmede sinober (HgS) reagerer med oksygen (02) i luften for å produsere svoveldioksid (SO 2), slik at kvikksølv å stige som en damp. Denne prosessen kalles steking.

Kondenserende

• 5 kvikksølvdampen stiger opp og ut av ovnen eller ovnen sammen med svoveldioksid, vanndamp og andre forbrenningsprodukter. En betydelig mengde fint støv fra pulvermalmen bæres også sammen og må skilles og fanges.
• 6 den varme ovnens eksos passerer gjennom en vannkjølt kondensator. Etter hvert som eksosen avkjøles, kondenserer kvikksølvet, som har et kokepunkt på 675° F (357° C), først til en væske, slik at de andre gassene og dampene blir ventilert eller behandlet ytterligere for å redusere luftforurensningen.
• 7 flytende kvikksølv oppsamles. Fordi kvikksølv har en svært høy spesifikk tyngdekraft, har eventuelle urenheter en tendens til å stige til overflaten og danne en mørk film eller avskum. Disse urenhetene fjernes ved filtrering, og etterlater en flytende kvikksølv som er omtrent 99,9% ren. Urenhetene behandles med kalk til
  

  for å trekke ut kvikksølv fra malmene knuses sinober og oppvarmes for å frigjøre kvikksølvet som en damp. Kvikksølvdampen blir deretter avkjølt, kondensert og samlet.

  separere og fange noen kvikksølv, som kan ha dannet forbindelser.

Raffinering

kvikksølv i kommersiell kvalitet er 99,9% ren og kan brukes direkte fra steking og kondensering. Høyere renhetsgrad kvikksølv er nødvendig for noen begrensede applikasjoner og må raffineres ytterligere. Denne ultrapure mercury kommandoer en premium pris.

• 8 Høyere renhet kan oppnås gjennom flere raffineringsmetoder. Kvikksølv kan mekanisk filtreres igjen, og visse urenheter kan fjernes ved oksidasjon med kjemikalier eller luft. I noen tilfeller blir kvikksølv raffinert gjennom en elektrolytisk prosess, hvor en elektrisk strøm føres gjennom en tank med flytende kvikksølv for å fjerne urenheter. Den vanligste raffineringsmetoden er trippel destillasjon, hvor temperaturen på flytende kvikksølv økes forsiktig til urenhetene enten fordamper eller kvikksølvet selv fordamper, og etterlater urenheter bak. Denne destillasjonsprosessen utføres tre ganger, med renheten øker hver gang.

Shipping

• 9 Kommersiell-grade kvikksølv helles i smijern eller stål flasker og forseglet. Hver kolbe inneholder 76 lb (34,5 kg) kvikksølv. Høyere renhetsgrad kvikksølv er vanligvis forseglet i mindre glass eller plast beholdere for forsendelse.

Kvalitetskontroll

Kvikksølv I Kommersiell kvalitet med 99,9% renhet kalles førsteklasses jomfruverdig kvikksølv. Ultrapure kvikksølv er vanligvis produsert av triple-destillasjon metoden og kalles triple-destillert kvikksølv.

Kvalitetskontroller av steke-og kondenseringsprosessen består i å punktkontrollere den kondenserte flytende kvikksølv for nærvær av fremmede metaller, siden de er de vanligste forurensningene. Tilstedeværelsen av gull, sølv og uedle metaller er påvist ved hjelp av ulike kjemiske-testmetoder. Trippeldestillert kvikksølv testes ved fordampning eller spektrografisk analyse. I fordampningsmetoden fordampes en prøve av kvikksølv, og resten veies. I den spektrografiske analysemetoden fordampes en prøve av kvikksølv, og resten blandes med grafitt. Lys som kommer fra den resulterende blanding, ses med et spektrometer, som skiller lyset i forskjellige fargebånd avhengig av de kjemiske elementene som er tilstede.

Helse-Og Miljøeffekter

Kvikksølv er svært giftig for mennesker. Eksponering kan komme fra innånding, inntak eller absorpsjon gjennom huden. Av de tre er innånding av kvikksølvdamp den farligste. Kortvarig eksponering for kvikksølvdamp kan gi svakhet, kulderystelser, kvalme, oppkast, diare og andre symptomer innen få timer. Gjenoppretting er vanligvis fullført når offeret er fjernet fra kilden. Langvarig eksponering for kvikksølvdamp produserer risting, irritabilitet, søvnløshet, forvirring, overdreven salivasjon og andre svekkende effekter. I normale situasjoner kommer mest eksponering for kvikksølv fra inntak av visse matvarer, som fisk, der kvikksølv har akkumulert på høye nivåer. Selv om kvikksølv ikke absorberes i store mengder når det går gjennom menneskets fordøyelsessystem, har inntak over lang tid vist seg å ha kumulative effekter.

i industrielle situasjoner er kvikksølveksponering en langt mer alvorlig fare. Gruvedrift og bearbeiding av kvikksølvmalm kan utsette arbeidstakere for kvikksølvdamp, samt direkte kontakt med huden. Produksjonen av klor og kaustisk soda kan også forårsake betydelige kvikksølveksponeringsfarer. Tannleger og tannhelsepersonell kan bli utsatt for kvikksølv mens du forbereder og plasserer kvikksølvamalgamfyllinger. fordi kvikksølv utgjør en alvorlig helsefare, har bruken og utslipp til miljøet kommet under stadig strengere restriksjoner. I 1988 ble det anslått at 24 millioner lb/år (11 millioner kglyr) kvikksølv ble sluppet ut i luft, land og vann over hele verden som følge av menneskelig aktivitet. Dette inkluderte kvikksølv utgitt av kvikksølvutvinning og raffinering, ulike produksjonsoperasjoner, forbrenning av kull, kassering av kommunalt avfall og kloakkslam og andre kilder. I Usa har Environmental Protection Agency (EPA) forbudt bruk av kvikksølv for mange applikasjoner. EPA har satt et mål om å redusere nivået av kvikksølv funnet i kommunalt avfall fra 1.4 millioner Ib / år (0.64 millioner kg / år) i 1989 til 0.35 millioner lb/år (0.16 millioner kg/år) av 2000. Dette skal oppnås ved å redusere bruken av kvikksølv i produkter og øke avledning av kvikksølv fra kommunalt avfall gjennom resirkulering.

Fremtiden

Kvikksølv er fortsatt en viktig komponent i mange produkter og prosesser, selv om bruken forventes å fortsette å avta. Forbedret håndtering og resirkulering av kvikksølv forventes å redusere utslipp til miljøet betydelig og dermed redusere helsefaren.